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第三章 机械波
物理选择性必修第一册 ?人教版2019
第四节 波的干涉
学习目标
01
02
03
04
物理观念
理解波的干涉现象及产生条件（频率相同、相位差恒定、振动方向相同），掌握振动加强区与减弱区的判定方法。
科学思维
通过分析干涉图样，建立“波的叠加”与“干涉结果”的逻辑关系，能用数学公式解释振幅变化。
科学探究
通过模拟水波干涉实验，观察稳定干涉图样，探究干涉条件对现象的影响。
科学态度与责任
认识干涉现象的实际应用（如主动降噪耳机），体会物理知识与技术发展的紧密联系。
重点难点
教学重点
教学难点
波的干涉条件及振动加强区、减弱区的判定。
相位差恒定对干涉稳定性的影响；利用波程差公式分析振幅变化。
在介质中常常有几列波同时传播。两列波相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，改变各自的运动特征呢？
在平静的水面上，下落的雨滴激起层层涟漪，形成了复杂而美丽的图案。这种图案是怎样产生的？
课堂引入
波的叠加
01
波的叠加
1. 波传播的独立性：几列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，也就是说，相遇后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响。
2. 波的叠加原理：在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所产生的振动，质点振动的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。
3. 每一质点仍然是在各自的平衡位置附近做振动。
波的叠加
生活中波的独立传播和叠加
1. 开会时，大家讨论的面红耳赤，会议室内声音特响，但还是能区分出每一个人的说话声音。
3. 空中无线电波很多(仍能分别接收各个电台)
2. 红绿光束空间交叉相遇(红是红、绿是绿，…)

两列频率相同的波相遇时，在它们重叠的区域会发生什么现象呢？我们先观察下面的现象。
现象：两列频率相同的水波相遇后，在它们重叠的区域里出现了一条条从两个波源中间伸展出来的相对平静的区域和激烈振动的区域，这两种区域在水面上的位置是固定的，而且相互隔开。
波的干涉
02
水波干涉图样
水波干涉俯视图样
1. 定义：频率相同，振动方向相同,相位差恒定的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做干涉图样。
波的干涉
2. 形成稳定干涉图样的条件
注意：波的干涉是波的叠加的特殊情形，一切波都能发生干涉，干涉和衍射都是波的特有现象。
(1)两波源的频率相同。
(2)振动方向相同。
(3)相位差恒定（初相位可不同）
波的干涉
振动加强
振动加强
振动减弱
3.干涉现象的解释
振动减弱
（1）两列同频率的波在某点引起的振动
步调相同
步调相反
，质点的振动始终最强
，质点的振动始终最弱
P点振动加强
（振幅为2A1）
P
x1
0
t
A1
-A1
若A1=A2
3.干涉现象的解释
P点振动加强
（振幅为A1＋A2）
P
x1
0
t
A1
-A1
x2
0
t
-A2
A2
x
0
t
A
-A
若A1≠A2
3.干涉现象的解释
Ｑ点不振动（振幅为零）
x
0
t
Q
x1
0
t
A1
-A1
x2
0
t
A2
-A2
若A1=A2
3.干涉现象的解释
x
0
t
Q
Ｑ点振动减弱
（振幅为｜A1－A2｜）
x1
0
t
A1
-A1
x2
0
t
-A2
A2
A
-A
若A1≠A2
3.干涉现象的解释
（2）振动加强（减弱）的区域是指质点的振幅大（小），而不是指振动的位移大（小），因为位移是在时刻变化的．
4.干涉图样的特点：
(2)振动加强点和振动减弱点是间隔出现。
(3)振动加强点是指振幅较大的点，不是位移始终最大。（加强点也是在平衡位置附近振动，某一时刻也会回到平衡位置）
(4)干涉图样中，不只有振动加强的质点和振动减弱的质点（不是峰峰或谷谷相遇也不是谷谷相遇的点）。每个点都在平衡位置附近振动。
(1)稳定。振动加强点始终加强（峰峰或谷谷相遇），振动减弱点始终减弱（峰谷相遇）。
波的干涉
(5)把振动最强的质点连起来，为振动加强区；
(6)振动最弱的质点连起来，为振动减弱区；
(7)强区和弱区是相互隔开，强弱相间的。
试从水波的干涉图样中分析出各加强区处的任一质点到两波源之间的距离存在什么规律？减弱区呢？
4.干涉图样的特点：
波的干涉
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(1)若P点为振动加强点：
（n = 0,1,2,……）
则有P点到两列波的波源的距离差等于波长的整数倍或半个波长的偶数倍。
5.加强点和减弱点的分布规律（两波源的相位相同）
(2)若P点为振动减弱点：
则有P点到两列波的波源的距离差等于半个波长的奇数倍。
（n = 0,1,2,……）
波的干涉
若A的初相位是0，B的初相位是π，加强点和减弱点的分布规律又是怎样？其他相位差是否也可以形成干涉图样？。
生活实例：
声波的干涉——操场上装有很多个相同的扬声器，当它们同时发声时，若绕操场一周，将会听到某些地方声音加强，某些地方声音减弱。
【生活中波的干涉实例】
典例分析
03
图4-2
B
图4-3
A
图4-4
B
图4-5
BC
1. 波传播的独立性：几列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，也就是说，相遇后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响。
2. 波的叠加原理：在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所产生的振动，质点振动的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。
波的
叠加
波的
干涉
定义：频率相同,振动方向相同,相位差恒定的两列波
叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振动
始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔
这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做干涉图样。
课堂小结

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